Гэвин Претор-Пинней - Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

В отличие от всех этих направленных воздействий, конденсационные следы самолетов изменяют облачность ежедневно. Хотя засев облаков во вредоносных целях не может не настораживать, накапливаются все новые данные, указывающие на то, что несравнимо больше нас должен беспокоить именно это невольное и непрерывное воздействие воздушного транспорта.

***

Конденсационные следы ставят нас перед своего рода дилеммой. С одной стороны, их интересно разглядывать, зачастую они удивительно красивы. Например, когда атмосфера па высоте крейсерского полета неустойчива, на них появляются зубчики, словно на расстегнутой застежке-молнии — как если бы самолет, продвигаясь по небу, нежно обнажал небесный свод. Иногда отдельные участки конденсационных следов закручиваются подобно спиральным макаронам. Почему это происходит, ученые пока не знают. Наконец, если атмосферные условия таковы, что ветер размывает конденсационные следы, могут образоваться восхитительные переплетающиеся решетки, в которых четкие линии свежих конденсационных следов пересекаются широкими, расплывчатыми полосами более старых.

С другой стороны, поступает все больше сведений о том, что подавляющее большинство конденсационных следов ощутимо влияют на температуру над поверхностью земли, причем — как читатель, должно быть, уже догадался — их влияние заключается в том, что температура повышается.

Иногда конденсационные следы приобретают зубчатый вид и становятся похожи на половинку застежки-молнии. Это происходит, если атмосфера на уровне облака неустойчива, а в позади самолета наблюдается турбулентность.

Когда речь идет о воздействии авиации на окружающую среду, оценки традиционно касаются вклада углекислого газа, содержащегося в выхлопах самолетов, в глобальное потепление. Подобно всем присутствующим в атмосфере парниковым газам, углекислый газ поглощает и излучает обратно на землю часть ее тепла, замедляя тем самым ее охлаждение. С самолетными выхлопами в атмосферу попадает не больше 2 % углекислого газа, нагнетаемого туда людьми [136] IPCC Special Report on Aviation and the Global Atmosphere, 1999 , однако, поскольку это незначительное количество С0 2попадает непосредственно в верхние слои атмосферы, его воздействие на окружающую среду, судя по всему, сильнее, нежели воздействие выбросов с поверхности земли.

Если вы любите разглядывать конденсационные следы, вам придется задуматься и о том, что, по мнению все возрастающего числа ученых, авиация преимущественно воздействует на окружающую среду не за счет выбросов парниковых газов, а за счет облаков, порождаемых летательными аппаратами во время полетов.

В целом облака оказывают огромное, хотя и несколько противоречивое влияние на приземную температуру. Всем прекрасно известно, что вода в невидимом газообразном состоянии, т. е. в форме водяного пара, действует как парниковый газ и не дает Земле остывать, удерживая ее тепло. На самом деле водяной пар — безусловно, самый распространенный парниковый газ в атмосфере, на счет которого относят от 36 до 70 % воздействия, обеспечивающего парниковый эффект. Присутствующая в атмосфере вода, собираясь в облака, состоящие из капель или кристаллов льда, влияет на глобальную температуру планеты менее прямо.

С одной стороны, облака препятствуют прохождению части солнечного света, отражая его обратно: любители позагорать, начинающие зябнуть, едва на солнце набегает тучка, поймут, о чем речь. В этом случае облака способствуют локальному охлаждению земной поверхности. С другой стороны, подобно водяному пару и другим парниковым газам, облака вбирают часть земного тепла и частично излучают его обратно на землю: именно поэтому облачной ночью обычно теплее, чем ясной. В этом случае облака, напротив, замедляют остывание Земли.

Большинство видов облаков, не пропускающих солнечный свет, в целом дают охлаждающий эффект. Однако со многими облаками верхнего яруса, состоящими из частиц льда, — с такими как перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые, в совокупности именуемые «перистообразными», — дело обстоит иначе. Иногда они насколько тонки, что пропускают много солнечного света, и в этом случае эффект удержания земного тепла оказывается более выраженным, нежели охлаждающий эффект. Именно эта особенность перистообразных облаков лежит в основе воздействия конденсационных следов на окружающую среду.

При определенных условиях конденсационные следы не исчезают, а распространяются по небу, приводя к образованию перисто-слоистых облаков, занимающих площадь в тысячи квадратных миль.

Все мы не раз видели, что следы самолетов редко просто так висят в воздухе в виде четких облачных полосок. Когда на высоте крейсерского полета сочетание низкой температуры и высокой влажности способствует образованию конденсационных следов, кристаллы льда, из которых они состоят, часто распространяются по небу ветром. Частицы самолетных выхлопов выступают в качестве ядер конденсации и замерзания, способствуя собиранию присутствующих в атмосфере водяных паров в капли или кристаллы. Ледяные кристаллы, из которых состоят конденсационные следы, тоже выступают в качестве ядер замерзания и растут по мере собирания молекул воды. За считанные часы конденсационные следы могут растянуться на несколько миль в ширину. По данным наблюдений, отдельные конденсационные следы распространяются по небу, охватывая площадь до восьми тысяч квадратных миль [137] Minnis et al, 2002: Spreading of isolated contrails during 2001 air traffic shutdown. American Meteorological Society, J9-J12 . В насыщенной атмосфере они выступают в качестве катализатора, способствующего образованию тонких перистообразных облаков — тех самых, которые приводят к повышению температуры над поверхностью земли.

Атака террористов на Всемирный торговый центр в Нью-Йорке 11 сентября 2001 г. неожиданно пролила свет на то, как конденсационные следы влияют на приземную температуру. В течение трех дней после трагедии все коммерческие авиарейсы над Соединенными Штатами были отменены. Впервые со времен Первой мировой войны над США не было конденсационных следов: пусть недолго, но зато непрерывно. В 2002 г. в журнале «Nature» была опубликована статья [138] Travis, D. J.; Carleton, A. М.; Lauritsen, R. G.: Contrails Reduce Daily Temperature Range. Nature, 8 August 2002 , в которой метеорологи сравнили приземную температуру в 48 сопредельных штатах США в течение этих трех дней без конденсационных следов с аналогичными показателями по предыдущим тридцати дням. Были выявлены существенные различия: в отсутствие конденсационных следов разница между дневной и ночной температурами по США в целом составила на 1,1 °C больше, чем обычно. Судя по всему, конденсационные следы, равно как и образующиеся на их основе перистообразные облака, снижают приземную температуру днем и повышают ее ночью.